DE2916635C3

DE2916635C3 - Brennerkopf eines Brennstoff-Sauerstoff-Brenners

Info

Publication number: DE2916635C3
Application number: DE2916635A
Authority: DE
Inventors: Heinz 4030 Ratingen Golke; Klaus 4151 Willich Leinberger
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1982-08-26
Also published as: ZA802493B; BE882960A; DE2916635A1; GB2049156B; NL8002110A; FR2455241B1; IT8021404A0; FR2455241A1; IT1141435B; GB2049156A; DE2916635B2; ATA167280A; US4320874A; AT386883B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennerkopf eines Brennstoff-Sauerstoff-Brenners, bestehend im wesentlichen aus einem Gehäuse, an dessen einer Seite Zuleitungen für Brennstoff und Sauerstoff vorgesehen sind und dessen andere Seite eine öffnung für die austretende Brennerflamme aufweist, wobei der Brennerkopf eine erste Kammer aufweist, welche mit der Sauerstoffzuleitung verbunden ist, und diese erste Kammer über eine Düse mit einer zweiten Kammer verbunden ist, und die beiden Kammern durch eine Zwischenwand getrennt sind, durch welche sowohl die Düse als auch die Brennstoffleitung geführt sind.

Brennstoff-Sauerstoff-Brenner werden überall dort eingesetzt, wo sehr hohe Temperaturen benötigt werden, die sich mit den üblichen Brennstoff-Luft-Brennern nicht mehr erreichen lassen. Derartig hohe Temperaturen werden zum Beispiel beim Abschmelzen von Schlacke in Einschmelzöfen benötigt. Weiterhin finden solche Brenner Verwendung beim Schrottschmelzen. Derartige Brenner gehören zum Stand der Technik, wie dies aus der DE-OS 2713 570 zu entnehmen ist.

Die GB-PS 14 13 582 beschreibt einen Brennerkopf, bei dem zwei Kammern durch eine Trennwand gebildet werden und bei dem die Brennstoffzuleitung durch die Kammern und die Trennwand geführt ist. Dabei ist ein Rohr (25) vorhanden, das nicht in, sondern neben der Brennstoffleitung liegt und eine Verbindung zur Kammer herstellt. Die Ströme des Brennstoffs und der Verbrennungsluft bzw. des Verbrennungssauerstoffs treten jedoch ohne vorherige Umlenkung parallel zueinander aus dem Brenner, wodurch die Kühlwirkung

und damit die Standzeit nicht befriedigt

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brennstoff-Sauerstoff-Brenner zu schaffen, mit dem eine höhere Heizleistung und damit eine bessere Wirksamkeit (Wirtschaftlichkeit) bei gleichzeitig hoher Standzeit erhalten wird.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Brennerkopf eines Brennstoff-Sauerstoff-Brenners gemäß dem Oberbegriff vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in die erste Kammer ein in der Brennstoffzuleitung sich erstreckendes Rohr mündet und die Düse durch eine peripherisch angebrachte Bohrung in der Zwischenwand geführt ist und das in die zweite Kammer ragende Ende der Düse abgewinkelt ist

Schließlich ist es noch vorteilhaft, wenn das Rohr zentrisch in der Brennstoffzuleitung angeordnet und über eine Öffnung in der Wandung der Brennstoffzuleitung mit der ersten Kammer verbunden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner wird der Brennstoff nach dem Injektorprinzip durch den Sauerstoff angesaugt, so daß dadurch in vorteilhafter Weise im Falle der Verwendung von Flüssigbrennstoff keine eigene Fördereinrichtung (Pumpe) erforderlich ist. Durch die innere und äußere Beaufschlagung des Brennstoffes mittels des Sauerstoffes bildet sich ein äußers* homogenes Sauerstoff-Brennstoff-Gemisch mit entsprechend hoher Flammentemperatur, so daß dadurch der Brenner eine sehr hohe Wirkleistung von beispielsweise ca. 350 000 kcal7h hat. Durch die Abwinklung der in der Zwischenwand vorgesehenen Düse wird der aus dieser austretende Sauerstoffstrom in der zweiten Kammer in vorteilhafter Weise in Rotation versetzt, wobei dieser Rotationsstrahl zunächst an der Innenseite der Gehäusewandung entlangstreicht und dadurch eine Kühlwirkung verursacht. Eine separate Wasserkühlung des Brenners ist daher in vorteilhafter Weise ninht mehr erforderlich.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung, in welcher dargestellt sind, in

F i g. 1 ein erfindungsgemäßer Brennerkopf eines Brennstoff-Sauerstoff-Brenners,

F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie C-D in Fig. 1,

F i g. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie e-f in Fig. 2.

In F i g. 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Brennerkopfes (10) dargestellt. Dieser Brennerkopf weist ein zylinderförmiges Gehäuse (12) auf, dessen beiden Stirnseiten durch Endplatten (14, 16) abgedeckt sind. Über eine Bohrung (18) in der Endplatte

(14) ist eine Sauerstoffzuleitung (20) mit dem Innenraum des Gehäuses (12) verbunden. Eine weitere Bohrung (22) in der Endplatte (14) dient zur Aufnahme des einen Endes einer, wie F i g. 1 zeigt, s-förmig gestalteten Rohrleitung (24), welche die innere Verlängerung der Brennstoffzuleitung (26) bildet.

Das andere Ende der s-förmig gekrümmten Rohrleitung (24) erstreckt sich bis zu einer zentralen öffnung (28) in der linken Endplatte (16) des Brennerkopfes (10). Im Bereich des zentrischen Abschnitts der Rohrleitung

(24) durchdringt diese eine Zwischenwand (30) im Innern des Gehäuses (12). Zur Stabilisierung der Rohrleitung (24) ist diese gasdicht in der Zwischenwand (30) festgeschweißt, wie sich dies durch die Schweißnaht

(32) ergibt

Durch die Zwischenwand (30) wird das Innere des Gehäuses (12) in eine erste Kammer (34) und in eine zweite Kammer (36) unterteilt. Eine peripherisch angebrachte Bohrung (38) in der Zwischenwand (30) ^r, dient zur Aufnahme einer Düse (40), durch welche eine Verbindung zwischen den beiden Kammern (34, 36) hergestellt wird.

Wie insbesondere aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich, ist das in die zweite Kammer (36) mündende Ende der Düse (40) tangential abgewinkelt, so daß der aus der ersten Kammer (34) kommende Sauerstoff in Form eines um die Rohrleitung (24) rotierenden Strahles in die zweite Kammer (36) einströmt Durch die im wesentlichen parallele Ausrichtung der abgewinkelten Düsenöffnung \=> (42) gegenüber der Innenwandung (44) des Gehäuses (12) streicht der austretende Sauerstoffstrahl zunächst an dieser Innenwandung (44) entlang, ehe er in den Bereich der öffnung (28) in der (in F i g. 1 linken) Endplatte (16) gelangt.

Wie Fig. 1 weiterhin zeigt, ist zentrisch in der Rohrleitung (24) ein Rohr (46) angeordnet, welches bündig mit der Rohrleitung (24) im Bereich der öffnung (28) abschließt. In dem in der ersten Kammer (34) vorgesehenen, gekrümmten Abschnitt der Rohrleitung (24), ist in deren Wandung (48) eine öffnung (50) vorgesehen, in deren Bereich das andere Ende des Rohres (46) angeschweißt/angelötet ist, wie dies aus F i g. 1 zu entnehmen ist.

Im Betrieb des Brenners strömt nun der Sauerstoff so aus der Sauerstoffzuleitung (20) zunächst in die erste Kammer (34) und teilt sich dort in zwei Teilströme auf, von denen der eine über die öffnung (50) in das Rohr (46) gelangt, wogegen der andere Teilstrom über die Düse (40) in Form eines tangentialen Strahles in die zweite Kammer (36) einströmt. Der zu Kühlzwecken in der zweiten Kammer (36) rotierende zweite Sauerstoffstrom strömt dann zusammen mit dem ersten Sauerstoffstrom, welcher aus der Rohrleitung (46) kommt, über die Öffnung (28) aus dem Brennerkopf heraus. Aufgrund dieser Injektorwirkung des Sauerstoffes wird der von der Brennstoffzulettung (26) zugeführte Brennstoff (flüssig oder gasförmig) aus der Rohrleitung (24) herausgesaugt Bedingt durch die zentrische Anordnung eines Sauerstoffstrahles, der vom Brennstoff ummantelt ist, während dieser Brennstoffmantel wiederum von einem zweiten Sauerstoffmantel umgeben ist [Zustand im Bereich der Öffnung (28)], erfolgt eine sehr intensive Vermischung des Brennstoffes mit dem Sauerstoff, so daß dadurch aufgrund dieser optimalen Gemischbildung eine sehr hohe Flammentemperatur erzielt wird und dadurcn in vorteilhafter Weise auch die Heizleistung des Brenners entscheidend verbessert wird. Trotz dieser erhöhten Fiammentemperatur ist es nicht erforderlich, den Brenner speziell (z. B. mit Wasser) zu kühlen, da der Sauerstoff in den Kammern (34, 36) eine ausreichende Kühlwirkung des Brennerkopfes vollzieht

Durch die vorgegebenen Querschnitte von Düse (40) und Rohr (46) ergeben sich entsprechende Mengenverhältnisse an Sauerstoff in bezug auf den Brennstoff, so daß dadurch ein bestimmtes Flammenbild erhalten wird. Es ist selbstverständlich und liegt im Rahmen der Erfindung, durch Veränderung der Sauerstoffströme [Düse (40, Rohr (46)] das Flammenbild und die Leistung des Brenners in vorteilhafter Weise — je nach Bedarf — zu variieren. Dies kann entweder durch Veränderung der Querschnitte von Düse (40) und Rohr (46) erfolgen oder es ist auch möglich, durch Einsetzen von Blenden oder Drosseln in Düse (40) und/oder Rohr (46) den Querschnitt bedarfsweise zu verändern. Auch eine getrennte Zuführung des Sauerstoffes zur Düse (40) und zum Rohr (46) über separate Rohrleitungen, in welchen dann Regelventile oder dergleichen vorgesehen sein können, ist denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennerkopf eines Brennstoff-Sauerstoff-Brenners, bestehend im wesentlichen aus einem Gehäuse, an dessen einer Seite Zuleitungen für Brennstoff und Sauerstoff vorgesehen sind und dessen andere Seite eine Öffnung für die austretende Brennerflamme aufweist, wobei der Brennerkopf eine erste Kammer aufweist, welche mit der Sauerstoffzuleitung verbunden ist, und diese erste Kammer über eine Düse mit einer zweiten Kammer verbunden ist, und die beiden Kammern durch eine Zwischenwand getrennt sind, durch welche sowohl die Düse als auch die Brennstoffzuleitung geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Kammer (34) ein in der Brennstoffzuleitung (24) sich erstreckendes Rohr (46) mündet und die Düse (40) durch eine peripherisch angebrachte Bohrung (38) in der Zwischenwand (30) geführt ist und das in die zweite Kammer (36) ragende Ende der Düse (40) abgewinkelt ist.

2. Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (46) zentrisch in der Brennstoffzuleitung (24) angeordnet und über eine Öffnung (50) in der Wandung (48) der Brennstoffzuleitung (24) mit der ersten Kammer (34) verbunden ist

3. Brennerkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt von Düse (40) und/oder Rohr (46) veränderbar ist.